Mis on väntvõll? Mootori definitsioon, tööpõhimõte ja funktsioon
Väntvõll on sisepõlemismootori (vt mootori) üks põhilisi mehaanilisi komponente: ta muundab silindrites liikuvate kolbide üles‑alla liikumise pöörlevaks liikumiseks. Kolvid on väntvõlliga ühendatud kolvivartide (kolvivardad) kaudu; kui kolvilt tulev jõud surub kolvivartide abil vändaosa (vände) edasi, paneb see väntvõlli pöörlema. See muundamisprotsess võimaldab mootoril toimetada töövõimsust rataste või generaatoriga ühendatud jõuallikale (näiteks läbi hooratta).
Väntvõlli põhiosad ja ehitus:
- Pealaagrid: väntvõlli toetavad laagrid, mis kannavad kogu vända radiaalset koormust.
- Vändad (crank throws): nihkekohad, kuhu kinnituvad kolvivardad ja mis pööramise ajal loovad kolvi liikumise ümber pöörlemise.
- Vastukaalud: kohtavad vända külgedel ja kompenseerivad kolvide liikumisest tingitud massasid, vähendades vibratsiooni ja tagades ühtlasema töö.
- Hooratas ja võllikinnitus: väntvõlli üks ots kannab sageli hooratat, teine ots võib kanda häälestusvõlli või väände- või vibratsioonikompressorit (väändevärina summutit), mis vähendab torsioonivärinaid.
Tööpõhimõte on lihtne: iga kolb teeb silindris tööd (näiteks põlemisküttega), mille tulemusena tekib liikumine kolvivardale. Kolvivars kannab selle jõu väntvõlli vändale, mille kaudu jõud muundub pöörlemiseks. Kuna üksikute silindrite töölained on pulseerivad, kasutatakse mitmesilindrilistes mootorites silindrite arvu ja süüte järjekorda nii, et pulseerimist hajutada ja tagada sujuvam pöörlemine; lisaks paigaldatakse tihti vastukaalud.
Miks vastukaalud on olulised: kuigi vastukaalud suurendavad väntvõlli massi, neutraliseerivad need osa kolvide ja kolvivarte liikumisest tulenevast inertsimomendist. See parandab mootori tasakaalu, võimaldab kõrgemaid pöörlemissagedusi, vähendab kandekomponente koormust ning võimaldab toota rohkem pidevat võimsust ilma liigse vibratsioonita.
Materjalid ja tootmine: väntvõllid valmistatakse tavaliselt kõrge tugevuse ja kulumisvastase töödeldud terase sulamist või sepistatud terast osadest. Tootmismeetodid hõlmavad valamist, sepistamist ja täppistöötlemist (freesimine, lihvimine). Oluline on täpne tasakaalustamine ja pinnatöötlus, sest väikesed defektid või ebatasasused võivad põhjustada murdumist või ebaühtlast kulumist.
Õlitamine ja jahutus: väntvõll sisaldab õliavasid ja kanalid, mis tagavad laagripindade ja vändapindade pideva määrimise mootoriõliga. Hea õlitussüsteem vähendab kulumist ja aitab soojuse ärajuhtimisel. Ebapiisav õlitus võib põhjustada kiiret kahjustumist, vibratsiooni ja lõppkokkuvõttes väntvõlli purunemise.
Vibratsiooni ja torsiooniliste löökide summutamine: väntvõll kogeb pöörlemisel torsioonilisi koormusi (väändeid), eriti kõrgema pöördemomendi korral. Selle neutraliseerimiseks kasutatakse väände- või vibratsioonikompressoreid (torsionaalne summuti), aga ka hooratta amortisatsiooni, mis koos vastukaaludega vähendavad kande- ja kinnituselementide koormusi.
Muremärgid ja hooldus: tüüpilised probleemid on ebaühtlane töö, suurenenud vibratsioon, õli lekked väntvõlli ümbert ja metalline kolin. Need võivad viidata kulunud laagripindadele, pragudele või tasakaalustamatusele. Regulaarne õlivahetus, õlisüsteemi puhastamine ja häälte‑/tasakaalustamise kontroll aitavad vältida suuri rikkeid.
Oluline on ka see, et suurtel mootoritel (näiteks laevamootorid või tööstuslikud jõugeneraatorid) kasutatakse keerukamaid tasakaalustamis- ja summutussüsteeme, sest inertsimassid ja koormused on suuremad. Mitmesilindrilised autoomotorid on konstrueeritud nii, et silindrite arv ja süüte järjekord vähendavad üksikutest süütamistest tekkivaid pulsatsioone (vt süütamistaktidest).
Kokkuvõttes on väntvõll üks võtmeosi, mis mõjutab mootori töökindlust, sujuvust ja võimsust. Õige materjalivalik, täpne töötlemine, korralik õlitus ning tasakaalustamine on vajalikud, et väntvõll teeniks kaua ja usaldusväärselt.
Väntvõlli (punane), kolvid (hallid) oma silindrites (sinine) ja hooratas (must).
Küsimused ja vastused
K: Mis on kurkhiir?
V: Väntvõll on mootori osa, mis muundab kolbide üles- ja allapoole suunatud liikumise pöörlemiseks.
K: Kuidas muudab väntvõlli kolbide liikumise pöörlemiseks?
V: Väntvõllile on paigaldatud üks või mitu nihkuvõlli, mis ühendavad kolvid. Kui kolb liigub üles ja alla, lükkab see nihkevõlli, mis omakorda paneb väntvõlli pöörlema.
K: Mis on hooratta eesmärk?
V: Tavaliselt on hooratas ühendatud väntvõlliga, et tasandada selle pöörlemist.
K: Mis on väntvõllil olev vibratsioonisummuti?
V: Vibratsioonisummuti on seade, mis mõnikord paigaldatakse väntvõlli teise otsa, et vähendada väntvõlli vibratsiooni.
K: Miks on suurtel mootoritel tavaliselt mitu silindrit?
V: Suurtel mootoritel on tavaliselt mitu silindrit, et vähendada üksikutest süütamistaktidest tulenevat pulsatsiooni.
K: Mis on väntvõlli vastukaalud?
V: Vastukaalusid kasutatakse kolvi nihutamiseks ja tasakaalu parandamiseks. See võimaldab saavutada suuremaid pöörlemissagedusi ja toota rohkem võimsust, kuigi see lisab väntvõllile kaalu.
K: Miks on vastukaalud mõnel mootoril olulised?
V: Vastukaalud on olulised mootorite puhul, et saavutada sujuvam töö kõrgematel pööretel ja toota rohkem võimsust.
